本文選題：樹脂基復(fù)合材料 + 減摩耐磨　； 參考：《東北石油大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：近年來,工業(yè)發(fā)展對樹脂材料性能要求呈現(xiàn)多樣化和功能化,因此促進(jìn)了改性樹脂材料技術(shù)的快速發(fā)展。目前,樹脂基復(fù)合材料因其性能調(diào)控靈活已在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文針對石油化工領(lǐng)域?qū)渲鶞p摩耐磨零部件(如滑動軸承、密封環(huán)、滑塊等)的要求,以常用的聚醚醚酮(PEEK)和聚偏氟乙烯(PVDF)兩種熱塑性樹脂材料為基體,借助輔助材料構(gòu)造特殊結(jié)構(gòu)以及利用填充物強(qiáng)化傳熱、增強(qiáng)自潤滑等理念,制備出了一種聚醚醚酮基、兩種聚偏氟乙烯基減摩耐磨復(fù)合材料,并系統(tǒng)地探究了造孔劑、填充物及潤滑劑對材料摩擦學(xué)性能的影響,通過分析掃描電子顯微鏡(SEM)結(jié)果探討出了相應(yīng)的摩擦機(jī)理。此外,本文還借助ANSYS有限元分析軟件,建立二維有限元模型,從溫度場、應(yīng)力場和位移場三方面揭示復(fù)合材料在摩擦過程中的減摩耐磨性能。論文主要內(nèi)容歸結(jié)如下:1.該實驗以氯化鈉(NaCl)作為微米孔造孔劑,活性炭纖維(ACF)和聚四氟乙烯(PTFE)為自潤滑相,采用模壓成型-超聲洗滌-真空浸漬的方法制備了離子液體做潤滑劑的含有納-微多級孔結(jié)構(gòu)的聚醚醚酮基復(fù)合材料。利用摩擦磨損試驗機(jī)(載荷為250N,滑動速度為0.69 m s-1)探究了不同孔隙率下復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能。此外,首次利用有限元模型揭示了復(fù)合材料在納-微尺度下的協(xié)同潤滑機(jī)理。利用ANSYS軟件中的熱-應(yīng)力耦合方法分析了不同孔隙率條件下的溫度場,等效應(yīng)力場和位移場變化,并對模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗證,與實驗結(jié)果相比,二者誤差值小于10%。實驗數(shù)據(jù)結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果都表明,復(fù)合材料在孔隙率為16.8%時表現(xiàn)出最好的摩擦學(xué)性能。這反映了采用有限元法研究含有納-微多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的自潤滑過程具有實際指導(dǎo)意義。2.以PVDF為基體,碳酸氫銨(NH4HCO3)顆粒為微米孔造孔劑,二氧化硅(SiO2)顆粒和碳納米管(CNTs)為納米潤滑材料,氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)為低表面能物質(zhì),采用模壓成型-分段燒結(jié)的工藝制備出具有納-微二元孔結(jié)構(gòu)的PVDF基疏水親油復(fù)合材料。實驗得到,材料與水的接觸角(WCA)為164°,與油的接觸角(OCA)約為0°。此外,該實驗借助材料中的豐富的孔隙結(jié)構(gòu),將全氟聚醚潤滑油(PFPE)真空浸漬到材料孔隙中,制備出具有減摩耐磨-疏水雙重效應(yīng)的PVDF基復(fù)合材料。利用摩擦磨損試驗機(jī)探究了材料含油率對PVDF基復(fù)合材料摩擦學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,含油率為44.1%時,復(fù)合材料表現(xiàn)出最佳的減摩耐磨效果,與純PVDF和無潤滑油的PVDF復(fù)合材料相比,該復(fù)合材料的耐磨性能分別提高51倍和1.6倍。還探究了載荷對復(fù)合材料摩擦學(xué)性能的影響,并對不同載荷下摩擦后磨損面的接觸角變化進(jìn)行了相應(yīng)的分析。結(jié)合磨損面SEM結(jié)果和有限元數(shù)值模擬方法,探討了納-微孔結(jié)構(gòu)及潤滑油位移情況對提高復(fù)合材料減摩耐磨性能的積極作用。3.以PVDF為基體,將具有自潤滑作用的微膠囊(MC)填充于材料基體中,采用模壓-燒結(jié)的方法制備了兩種PVDF基減摩耐磨復(fù)合材料。通過摩擦磨損試驗探究MC含量對復(fù)合材料摩擦性能的影響,分析三種摩擦材料摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性。實驗結(jié)果表明,MC/PVDF復(fù)合材料的摩擦系數(shù)在摩擦過程中表現(xiàn)良好的穩(wěn)定性,且其耐磨性能分別是純PVDF樹脂和MC/CF/PVDF復(fù)合材料的120倍和2.6倍,通過對SEM結(jié)果進(jìn)行分析得到,摩擦過程中,微膠囊破裂后釋放出潤滑油,在摩擦副間形成潤滑膜,實現(xiàn)了材料的自潤滑效果,而且摩擦過程中產(chǎn)生的磨屑不斷地填補(bǔ)微膠囊破裂留下的微坑,降低了材料的磨粒磨損,從而實現(xiàn)PVDF基復(fù)合材料的減摩耐磨性能。
[Abstract]:The tribological properties of composite materials under different porosity have been investigated by means of finite element method . The friction coefficient of MC / PVDF composites was investigated . The results showed that the friction coefficient of MC / PVDF composite was 120 times and 2.6 times that of MC / CF / PVDF composites . The results showed that the friction coefficient of MC / PVDF composite was 120 times and 2.6 times that of MC / CF / PVDF composites .
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB33

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1920551